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Sistemas Fluidotérmicos
Aula 01
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Universidade Paulista
Aula 01
Curso de Engenharia Mecânica
Bibliografia
Bibliografia Básica
Moran, M.J. e Shapiro, H.N., “Princípios de Termodinâmica para Engenharia”, 6ª
Ed., Editora LTC, 2009.
Borgnakke, C. e Sonntag, R.E., “Fundamentos da Termodinâmica”, 7ª Ed., Editora
Edgard Blucher, 2010.
BRUNETTI, F. Motores de combustão interna. São Paulo: Edgard Blucher, 2012.
2v.
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2v.
Bibliografia Complementar
Wylen, G.J.; Sonntag, R.E. e Borgnakke, C., “Fundamentos da Termodinâmica
Clássica”, 4ª Ed., Editora Edgard Blucher, 1997.
Luiz, A.M., “Termodinâmica – Teoria e Problemas Resolvidos”, 1ª Ed., Editora
LTC, 2007.
Potter, M.C. e Scott, E.P., “Termodinâmica” 1a Ed., Editora Thomson Learning,
2006.
Smith, J.M.; Van Ness, H.C. e Abbott, M.M., “Introdução à Termodinâmica da
Engenharia Química”, 7ª Ed., Editora LTC, 2007.
Sistemas Fluidotérmicos
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Fonte: Moran, M.J. e Shapiro, H.N., “Princípios de 
Termodinâmica para Engenharia”, 8ª Ed., Editora 
LTC, 2018.
Introdução e conceitos
Termodinâmica 
Ramo da ciência que descreve de forma macroscópica as forças motrizes que
estabelecem os fluxos de energia (na forma de trabalho e calor) e as condições para
o equilíbrio dentro de um sistema (região arbitrária no espaço).
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o equilíbrio dentro de um sistema (região arbitrária no espaço).
Introdução e conceitos
Sistema Termodinâmico - definido como uma quantidade de matéria, com massa e
identidade fixas. Em outras palavras, um sistema é uma região do espaço ou
quantidade de matéria fixa que se quer estudar.
Tudo que é externo ao sistema é denominado meio ou vizinhança. O sistema é
separado da vizinhança pelas fronteiras do sistema e essas fronteiras podem ser
móveis ou fixas.
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Introdução e conceitos
Existem dois tipos de sistemas:
� Fechado - quando a massa não cruza a fronteira do sistema. A fronteira de um
sistema fechado pode se movimentar.
Somente energia, na forma de calor e
trabalho, cruza as fronteiras de um
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trabalho, cruza as fronteiras de um
sistema fechado.
Introdução e conceitos
� Sistema fechado com fronteira móvel:
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Introdução e conceitos
�Aberto (ou volume de controle) - é quando a massa e a energia cruzam a fronteira do
sistema. A fronteira geralmente não se movimenta.
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Introdução e conceitos
� Sistema Isolado - é aquele onde o calor e o trabalho não cruzam a fronteira.
Propriedades
Propriedades termodinâmicas - são aquelas propriedades do sistema cujo valor
presente não depende dos valores passados ou futuros, ou seja, da história da
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presente não depende dos valores passados ou futuros, ou seja, da história da
evolução do sistema, ou da sucessão de estados, em outras palavras, do processo
termodinâmico pelo qual passou o sistema para chegar naquele estado presente.
As propriedades termodinâmicas são características de um sistema na qual valores
numéricos podem ser utilizados para descrever um sistema.
Introdução e conceitos
Existem três tipos de propriedades termodinâmicas:
� Propriedade Extensiva: depende da massa do sistema, como é o caso do volume
(dividindo-se a massa por uma proporção, o volume divide-se na mesma proporção);
� Propriedade Intensiva: independe da massa, ou seja, o valor não se altera com a
alteração da massa, como é a densidade absoluta (massa específica) do sistema, que
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alteração da massa, como é a densidade absoluta (massa específica) do sistema, que
permanece a mesma, não importa a proporção de massa do sistema que seleciona-se
(Pressão [P], Temperatura [T]);
� Propriedade Específica: É uma propriedade Extensiva dividida pela massa.
Exemplo: volume específico [v].
Introdução e conceitos
Equilíbrio
O sistema está em equilíbrio se suas propriedades não mais se alteram em qualquer
ponto do sistema, conhecido também como “equilíbrio termodinâmico”.
De uma forma geral, pode-se citar 4 tipos de equilíbrio:
� Térmico: Temperatura não muda com o tempo;
� Mecânico: Pressão não muda com o tempo;
� Químico: Estrutura molecular não muda com o tempo;
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� Químico: Estrutura molecular não muda com o tempo;
� Fase: Composição não muda com o tempo.
Equilíbrio Térmico
Ocorre quando dois corpos estão a mesma temperatura T e não ocorre transferência
de calor.
Introdução e conceitos
Estado
O estado do sistema termodinâmico é a condição do sistema definida pelas suas
propriedades (caracterizado através do valor “instantâneo” de suas propriedades
termodinâmicas (o “retrato” de suas propriedades)).
Processo
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Processo
O processo muda o estado de um sistema. Existem processos especiais tais como:
Isobárico, Isotérmico, Isentrópico, Adiabático e Isométrico.
Ciclo Termodinâmico
O ciclo termodinâmico consiste em uma série de processos que retornam o sistema
ao estado inicial.
Primeira Lei da Termodinâmica
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Primeira Lei da Termodinâmica 
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Primeira Lei da Termodinâmica 
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Primeira Lei da Termodinâmica 
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Primeira Lei da Termodinâmica: Conservação da Energia 
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Energia e Primeira Lei da Termodinâmica 
Energia Interna
Quando se realiza trabalho para comprimir uma mola, armazena-se energia no
interior da mola. Quando uma bateria é carregada, a energia armazenada em seu
interior aumenta. E quando um gás (ou líquido), inicialmente em um estado de
equilíbrio em um reservatório fechado e isolado, é agitado vagarosamente e colocado
em repouso até atingir um estado final de equilíbrio, a energia do gás aumenta
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em repouso até atingir um estado final de equilíbrio, a energia do gás aumenta
durante o processo.
Em cada um desses exemplos a variação de energia do sistema não pode ser atribuída
a variações de energia cinética ou potencial do sistema. Porém, a variação de energia
pode ser explicada em termos de Energia Interna (U).
Formas Alternativas do Balanço de Energia 
� Forma Diferencial:
� Forma de Taxa:
WQdE δδ −=
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� Forma de Taxa:
WQ
dt
dE
&& −=
Primeira Lei da Termodinâmica 
Exemplos:
1) Um objeto cuja massa é de 50lb é projetado para cima a partir da superfície da
Terra com velocidade inicial de 200ft/s. A única força atuando sobre o objeto é a
força da gravidade. Faça um gráfico da velocidade do objeto versus a altura.
Determine a altura do objeto, em ft, quando sua velocidade atingir o valor zero. A
aceleração da gravidade é g = 31,5ft/s2.
mgZmVmgZmV +=+
22 11
0 0
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iiff mgZmVmgZmV +=+
22
2
1
2
1
Para velocidade final igual a zero, a
altura fica:
ftZ
g
V
Z i 2,634
)5,31(2
200
2
22
=∆→==∆
Primeira Lei da Termodinâmica 
2) Considere um conjunto cilindro-pistão contendo ar aquecido sendo orientado
horizontalmente. A pressão atmosférica é 100kPa, e a área do pistão é 0,018m2. O ar
se resfria lentamente de um volume inicial de 0,003m3 até um volume final de
0,002m3. durante esse processo, a mola exerce uma força que varia linearmente de
um valor inicial de 900N até um valor final zero. O atrito entre o pistão e a parede do
cilindro é desprezado. Para o ar, determine:
a) Pressões inicial e final, em kPa;
© UNIP 2020 all rights reserveda) Pressões inicial e final, em kPa;
b) Trabalho, em kJ.